1

Grado: Nombre:

TEMA: LA ELECTRICIDAD PRODUCE MAGNETISMO... ¿PUEDE EL MAGNETISMO PRODUCIR ELECTRICIDAD?

Grado 7Ciencias naturales ¿Cómo se relacionan los componentes del mundo?

INTRODUCCIÓN

Observa la animación y responde

• ¿Cómo hacen para que el movimiento del agua produzca electricidad?

2

• ¿De qué manera conducen la energía hasta las casas, escuelas, negocios etc?

• ¿Cómo hacemos en la casa para distribuir la energía que nos llega desde donde la producen para nosotros?

Socializamos las respuestas que hemos dado y recibimos retroalimentación de parte de nuestro docente y compañeros de clase.

Ahora para comprender de mejor forma, fenómenos como el del arco iris, nos interesamos por aprender un poco más acerca de la naturaleza de la luz.

Actividad 1. Los circuitos eléctricos y sus clases.

PARTE 1.

De lo estudiado en unidades anteriores se sabe que por el paso de electrones de un átomo a otro en un material, se produce electricidad, además, en algunos materiales más que en otros, esta propiedad se ve con una mayor intensidad, los primeros son llamados conductores y los otros aislantes.

3

Cuando se usan conductores para hacer pasar la electricidad de un lugar a otro, atravesando diferentes dispositivos, se dice que se está frente a un circuito eléctrico.

Llene la tabla con el nombre y tipo de elemento relativo a los simbolos que se usan en el trazado de un circuito.

Nombre del elemento Tipo de elemento

En un circuito se destaca la presencia de varios elementos unos activos como las pilas y generadores de corriente que proporcionan energía eléctrica al circuito y otros pasivos que utilizan o consumen la energía eléctrica para su funcionamiento, como los conductores (cables), resistencias (como una bombilla), bobinas, condensadores entre otros.

4

PARTE 2.

Lee con atención y luego socializa en clase.

La forma como circula una corriente eléctrica en un circuito puede asemejarse a la manera como una tubería da el paso del agua desde un depósito que se encuentra a una altura “h” respecto al niven del suelo. El potencial que tiene el agua debido a la caida desde dicha altura, representaría en el circuito al potencial eléctrico V que se mide en voltios. Supongamos que se tiene la situación mostrada en la figura siguiente analogía, la imagen A muestra que al mantener la llave cerrada, no es posible el paso de agua por la tubería, al igual que no circularía la corriente si el interruptor está abierto.

En la imagen B se muestra que si se abre la llave, comienza el flujo de agua, lo mismo que al si al cerrar el circuito, fluirá la corriente eléctrica I (medida en Amperios) por el conductor y por los elementos conectados al circuito.

5

De otro lado, si la tubería instalada en el depósito fuera de menor diámetro, presentara una mayor resistencia al vaciado del agua, lo que haría durar más tiempo el proceso de descarga de agua, al igual que si se instala una mayor resistencia R (medida en ohmios Ω) en el circuito, la corriente eléctrica disminuiría. Este razonamiento concluye que a mayor resistencia, menor corriente y viceversa, si la resistencia disminuye, la corriente aumenta en el circuito, manteniendo (hay una relación inversa entre la resistencia al flujo y la corriente misma). El anterior es conocido como el enunciado de la Ley de Ohm encontrada por el científico alemán Gerge Simon Ohm en 1827:

R = V/I

donde I es la intensidad de coriente eléctrica, V es el voltaje o potencial eléctrico y R es la resistencia eléctrica.

Circuitos en serie y en paralelo

Al referirse al paso de la corriente eléctrica por un circuito, se hace necesario aclarar que de la forma como se distribuyan los elementos en él, así se configurará, de esta manera, existen dos clases basicas de circuitos:

Circuitos en serie: los elementos se disponen secuencialmente. En ellos la corriente que circula es siempre la misma y la resistencia total corresponde a la suma de las resistencias usadas en el circuito.

La desventaja de este tipo de circuitos está en que si se interrumpe o corta el flujo de corriente en cualquier punto, todo el circuito perderá la corriente.

Circuito en Serie

6

Circuitos en Paralelo: los elementos de entrada coinciden entre sí, lo mismo que los de salida. Para ellos el voltaje medido es siempre el mismo y la corriente total es la suma de las corrientes que atraviezan cada elemento del circuito.

Este tipo de circuitos son los usados por ejemplo en las instalaciones domiciliarias puesto que permiten realizar la suspención de uno o varios aparatos, sin que se interrumpa la corriente para los demás.

Circuito en Paralelo

Cuando un circuito combina disposiciones tanto en serie como en paralelo en uno solo, se dice que se está en presencia de un Circuito Mixto.

Observa con detenimiento la representación de los siguientes circuitos y coloca en el espació el tipo al que corresponden.

7

Experimento de Orsted

Mucho antes que Hans Christian Orsted (físico – químico Danés) quien se interesara por el estudio del electromagnetismo, ya se habían descubierto y planteado otros descubrimientos como el dezplazamiento de la electricidad, las cargas electrostáticas, la fuerza eléctrica y la pila voltaica entre otros, pero es Orsted quién confirma con su experimento que existe una relación comprobable entre la corriente eléctrica que circula por un conductor y el magnetismo.

PARTE 3.

Recuerda Observando el video como se construye un electroimán.

• ¿Qué sucede al núcleo de metal cuando se conecta la pila a las espiras de la bobina?

• ¿Con cualquier clase de alambre que se use, el efecto provocado es el mísmo al final? Explique.

• ¿Si aumenta o disminuye el número de espiras de alambre se altera el efecto?

8

El experimento consiste en hacer pasar una corriente por un hilo conductor en un circuito sencillo bajo del que se sitúa una brújula orientando el cable paralelamente a la aguja de la brújula, al cerrar el circuito haciendo pasar una corriente que provenía de una pila, la aguja se desvía, asemejando lo que produce un imán cuando también se acerca a la brújula.

Además sus observaciones serían más concluyentes, dado que al invertir la polaridad de la conección de la batería, la aguja se movería en el sentido contrario al anterior, confirmando así que la relación planteada era cierta.

Responde ahora las siguientes preguntas.

• Realiza un dibujo que esquematice el circuito empleado por Orsted en su experimento.

• ¿Cuál consideras que es la importancia del experimento de Orsted?

9

• ¿Qué le sucedería a la aguja, si el cable primero se pasa por encima y luego por debajo de la brújula?

Actividad 2. ¡El magnetismo produce electricidad!

PARTE 1.

Experimento de Faraday- Henry

Usando un imán, unas espiras de alambre de cobre y un medidor de corriente eléctrica (micro amperímetro) es posible detectar que se puede generar una corriente eléctrica.

Este experimento lo realizaron en 1831 el Británico Michael Faraday y el Norteamericano Joseph Henry en forma independiente, concluyendo que al hacer variar un campo magnético es posible generar en un conductor una corriente que puede ser detectada en un medidor. Faraday establece que así como una corriente eléctrica que atraviesa un conductor, genera un campo magnético, debe suceder que un campo magnético induzca una corriente eléctrica.

10

Las observaciones Faraday y Henry probaron que la corriente era inducida en el conductor cuando se hace variar el campo magnético y no siendo estático, ya que al dejar el imán entre las espiras, no había lectura alguna pero cuando éste entraba o salía se notaba el movimiento de la aguja en el amperímetro en uno u otro sentido dependiendo del sentido del movimiento.

Además, notaron que si el imán era invertido, la dirección del movimiento de la aguja del medidor también lo hacía, entendiéndose entonces que efectivamente la corriente inducida depende del movimiento del imán y con él la variación del campo magnético.

Responde luego de ver la explicación correspondiente y de hacer la lectura anterior.

• ¿En que radica la importancia del descubrimiento hecho por Faraday y Henry?

• ¿Cuál crees que sería el resultado si se dejara el imán quieto y las espiras se movieran hacia él? Ilustra con un dibujo lo sucedido.

• ¿Conoces algún aparato o máquina en la que se aplique este experimento?

11

PARTE 2.

Diseña un motor eléctrico sencillo

El Motor eléctrico.

Para la construcción de un pequeño motor eléctrico, que se entiende como una de las principales aplicaciones físicas de los principios explicados por Faraday.Se dispone de todos los pasos descritos a continuación:

Materiales: Una pila grande cilíndrica, dos trozos de 10cm de alambre conductor calibre 12, alambre de cobre esmaltado calibre 18 para hacer una bobina circular, cinta pegante de papel y un imán.

Procedimiento.

1. Se construye la bobina circular con el alambre de cobre ayudándose con el contorno de la batería, se dejan unos 5cm a cada lado de las espiras a las que luego se les retira el esmalte aislante con unas tijeras.

2. Se descubren los extremos de los trocitos de cable conductor y se hace una especie de U en uno de los extremos de cada uno.

3. Con la cinta o plastilina se sujetan los extremos de los cables de 10cm a los polos de la batería, dejando por el otro extremo la U libre.

4. Se adapta la bobina con sus extremos colocados en las puntas en U de los conductores.5. Acercamos el imán a la bobina y observaremos cómo esta empieza a girar, si lo

retiramos momentáneamente, se detiene.

12

Paso 1

Paso 2

Paso 3

Paso 4

Paso 5

Este principio es el fundamento de todos los motores eléctricos que utilizan gran parte de aparatos que se usan a diario como ventiladores, taladros, licuadoras, en los motores de vehículos etc.

El funcionamiento del motor se basa directamente en la inducción electromagnética explicada por Faraday-Henry anteriormente, en el caso particular lo que se consigue es transformar la energía eléctrica de la fuente, en energía de movimiento rotacional, caso contrario a los generadores.

13

Al conectar la espira a la batería se genera un campo magnético que interactúa con el campo del imán, haciendo que la espira gire. Este movimiento rotacional puede ser aprovechado en gran cantidad de actividades y labores de la vida diaria.

Responde con base en lo desarrollado en la actividad.

• Elabora un esquema que muestre el circuito utilizado en la construcción del motor eléctrico mostrado.

• ¿Qué produce el movimiento giratorio de la espira del motor?

• Elabora una lista de aparatos en los que se emplean motores eléctricos.

Motor o alternador

14

PARTE 3.

Lee el siguiente fragmento detenidamente para luego socializarlo en la clase. Una de las mayores aplicaciones conseguidas como producto de las Leyes que se han mencionado hasta el momento y que tienen que ver con la relación entre el magnetismo y la electricidad, tiene que ver con la generación de electricidad, una de las más grandes invenciones de la humanidad.

En términos amplios, la generación de energía eléctrica consiste en la transformación de alguna clase de energía (química, térmica, solar, eólica, mecánica etc), en energía eléctrica. Nos concentraremos por su relación con lo ya dicho en referirnos a la conversión de movimiento en energía.

La forma como se produce industrialmente la electricidad que recibimos en nuestros hogares en su gran mayoría proviene de grandes plantas hidroeléctricas o termoeléctricas, las cuales a pesar de realizar el proceso comenzando por la ejecución de tareas diferentes como el aprovechamiento de la caída de agua en grandes represas o la utilización de vapor de agua a muy alta presión, fundamentan el resto del proceso en la utilización de un generador.

Una gran turbina se mueve desplazando así una bobina enorme en torno a un campo magnético que produce el movimiento de carga eléctrica, posteriormente en la misma planta con el uso de transformadores se eleva la tensión o voltaje para que la corriente eléctrica pueda ser transportada en ocasiones grandes distancias hasta las subestaciones eléctricas.

Posteriormente se vuelve a usar transformadores que ahora reducen la tensión eléctrica para que la energía pueda ser distribuida en ciudades pueblos y así llegar hasta nuestras casas, negocios, escuelas etc.

15

Desarrolla la actividad interactiva propuesta para esta parte y luego de validarla, reproduce mediante un esquema el proceso de transformación de energía mecánica en energía eléctrica y su uso cotidiano.

Actividad 3. Contaminación electromagnética.

Observa la animación propuesta y lee el material adjunto para luego reflexionar sobre el tema y responder unas preguntas.

Todos los seres vivos estamos expuestos a este tipo de contaminación, también llamada electropolución, por el simple hecho de recibir la excesiva radiación emitida por el sol y demás rayos cósmicos, o por la ionización de la atmósfera durante una tormenta e incluso por el mismo campo magnético de la tierra (emisión natural) o también la que se produce artificialmente por equipos electrónicos y otras que son manipulados por el hombre como las fuentes de rayos x, emisiones de radio, televisión, wifi, telefonía celular y datos(emisiones artificiales).

Radiación solar

16

Espectro electromagnético

Antena WiMax

Onda electromagnética

En ese sentido se entiende que la contaminación electromagnética es la exposición excesiva a las radiaciones del espectro electromagnético que está presente a nuestro alrededor como un entrelazado de ondas perpendiculares de un campo eléctrico y otro magnético, y que es capaz de ocasionar efectos nocivos, principalmente por las alteraciones térmicas que generan.

A pesar de lo anterior, organizaciones como la (Organización Mundial de la Salud, OMS) estima que no hay riesgo por la exposición promedio de un adulto frente a las intensidades del campo electromagnético al que se somete en los países desarrollados, ya que no existen efectos adversos para la salud. Igualmente la OMS considera probado que no existe correlación entre los altos niveles de campo electromagnético y los síntomas de la denominada hipersensibilidad electromagnética, cuyas causas aún no se conocen.

En todo caso existen predisposiciones sociales que apuntan a la “alarma” colectiva dada la hipotética probabilidad de

17

aumento de enfermedades en poblaciones que se encuentran cercanas a redes de alta tensión o de redes de antenas de telefonía celular o WiMAX, por el incremento de la exposición a la radiación electromagnética que éstas generan.

Responde:

• Realiza en un esquema la representación de la idea expuesta en la animación y en el texto.

• ¿Cuáles pueden ser algunos efectos nocivos producidos por la radiación electromagnética?

18

• ¿Qué recomendaciones sugerirías para prevenir los efectos de este tipo de radiación? Explica cada una.

Actividad 4. Socialización: “Crucigrama interactivo”

Usa las pistas que da el recurso interactivo para llenar el crucigrama.

19

Pistas:

Horizontal2. Los efectos del magnetismo son

producidos por este fenómeno.5. Campo que hace mover la aguja de

una brújula al paso de una corriente por un cable.

8. Británico al que se le puede atribuir los inicios del generador eléctrico

9. Material por el que paso de la corriente se facilita

10. Cómo se llama a un circuito con elementos en serie y paralelo

Vertical1. Sistema con el que se transporta

corriente eléctrica3. Postuló la ley que se escribe R= V/I4. Trabajó a la par con Faraday pero de

manera independiente.6. No permiten el paso de corriente

eléctrica7. La energía en un generador, se produce

por:

Responda escogiendo la respuesta adecuada, utiliza la validación con el recurso interactivo.

• Los circuitos eléctricos en serie llevan los elementos en forma consecutiva.FALSO____ VERDADERO ____

• El experimento precursor de los generadores eléctricos fue desarrollado por Faraday.FALSO____ VERDADERO ____

• La ley de Ohm establece una relación directa entre la corriente y el voltaje porque si uno aumenta, el otro también.FALSO____ VERDADERO ____

• Si se acerca un imán al conductor de un circuito eléctrico:

a. se crea una corriente en el circuitob. se induce una corrientec. hay corriente de electrones en el conductord. todas las anteriores

Resumen.

20

• Si una corriente eléctrica produce un campo magnético alrededor de un conductor, en forma recíproca

a. una carga genera otra carga eléctricab. un campo magnético es capaz de inducir una carga en un conductorc. una carga eléctrica puede mover la aguja de una brújulad. una carga eléctrica puede originar energía mecánica

• La electropolución es un fenómeno producido en su gran mayoría por a. las emisiones de radiación de los hornos microondas de los hogaresb. los celulares, y televisoresc. el sol y demás rayos cósmicosd. el campo magnético de la tierra

• Para producir la energía eléctrica en una planta hidroeléctrica, se usa:a. Un motor eléctricob. Una bateríac. Un transformadord. Un generador eléctrico

1. Consulta la biografía de cada uno de los personajes que intervinieron en el estudio de algunos de los aspectos relacionados con el electromagnetismo y prepara una ponencia corta con los datos más importantes que encuentres.

2. En el circuito de la figura circula una corriente de 5A y el voltaje que produce la batería es de 20V, ¿cuánta es la resistencia total presente en el circuito?

3. Elabora con la ayuda de tus padres una pequeña maqueta que muestre un circuito en serie y otro en paralelo y preséntalo en la clase.

4. Consulta sobre las enfermedades más frecuentes que se atribuyen a la exposición a la radiación electromagnética.

Tarea.

21

BIBLIOGRAFÍA

wikimedia. (s.f.). otenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito

Tecnosan. Wikispaces.com. Obtenido de http://tecnosan.wikispaces.com/Circuitos+en+serie

Tecnosan. Wikispaces.com. Obtenido de http://tecnosan.wikispaces.com/Circuitos+en+paralelo

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Preocupaciones_m e d i o a m b i e nt a le s _ co n _ l a _ g e n e ra c i % C 3 % B 3 n _ d e _ e n e rg % C 3 % A Da _el%C3%A9ctrica

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica

IMÁGENES

wikispaces.com. Imagen. Produccion-energia. Obtenido de http://produccion-energia.wikispaces.com/file/view/Tte_y_distrib_ee_3.jpg/304215060/800x478/Tte_y_distrib_ee_3.jpg

WikiImages (2005, 11,14) Stranded_lamp_wire . Imagen. Obtenido de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Stranded_lamp_wire.jpg

manuais.iessanclemente.net. Electricidad01. Obtenido de https://manuais.iessanclemente.net/images/8/8a/Electricidad01.png

Cienciabit: Ciencia para Niños y Jóvenes.(2013,04,09). EL EXPERIMENTO DE OERSTED (ØRSTED). Video. Obtenido de https://youtu.be/eawtABJG-y8

22

Muy Fácil De Hacer. (2014,04,18). EL MOTOR MAS SENCILLO DEL MUNDO (MUY FÁCIL DE HACER). Video. Obtenido de https://youtu.be/aVCI_XSiRyo

Pixabay.FreeCliparts / 84 imágenes.(2011,08,14). MOTOR. Imagen. Obtenido de https://pixabay.com/static/uploads/photo/2011/08/14/18/14/motor-8653_640.png

Pixabay.FreeCliparts / 84 imágenes.(2011,08,14). MOTOR. Imagen. Obtenido de https://pixabay.com/static/uploads/photo/2011/08/14/18/14/motor-8653_640.png

Likaestria. SOL.Imagen. Obtenida de http://www.robotbyn.se/solsystemet/images/sun.jpg

Rodríguez Ojeda Julio.(2012,01,02). ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN, CARGAS ELÉCTRICAS, LA FAMA DE TALES DE MILETO. Video. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=QPcyhDGD5D4

WikiImages (2008, 02,18) EM Spectrum Properties es.Imagen. Obtenido de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b3/EM_Spectrum_Properties_es.svg/700px-EM_Spectrum_Properties_es.svg.

WikiImages (2006,07, 15) BTS Vodafone . Imagen. Obtenido https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1a/BTS_Vodafone.jpg

WikiImages (2007,05, 14). Onde_electromagnetique. Imagen. Obtenido de https://nl.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_straling#/media/File:Onde_electromagnetique.svg